基于智能寻迹的清洁机器人控制系统

针对红外避障检测和绝对定位的局限性,对智能寻迹的清洁机器人进行研究。机器人采用超声波传感器配合伺服电机构成自动避障系统,对室内未知环境进行探测,并能有效克服红外检测的不足。在此基础上,提出了多路径融合规划控制算法,使机器人能够完成自主全区域覆盖行走。实验效果表明:该控制系统具有良好的响应特性和较好的清扫覆盖率,可连续长时间工作,且稳定性好。     

基于单片机和光电检测技术的机器人行为控制系统

介绍了基于单片机和光电检测技术的机器人行为控制系统.系统采用了光电检测寻线和直流电机驱动相结合的机器人控制技术,应用AVR单片机为核心控制器,采集、存储、处理由光电检测寻迹系统输入的数字信号,并通过驱动系统控制直流电机,使机器人按照预设的路线行走.该系统具有自动纠偏、准确可靠、抗干扰能力强等特点.为机器人行走的准确性提供了可靠保证.     

自动寻迹搬运车控制系统设计与实现

自动寻迹搬运智能小车,也叫轮式机器人,是移动机器人的一种。计算机技术与传感器的发展,使移动机器人的发展又进入了个高潮,它涉及机械学、力学、电子、控制科学等诸多学科,是一个综合性高科技技术产物。自动寻迹搬运智能小车能够通过内外传感器感知自己处于怎么样的工作环境、确定出精确的位置,是能够动态决策、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。     

一种简化的棒材寻迹修磨算法

针对棒材表面裂纹全修磨去除量较大、智能寻迹修磨算法复杂的问题,根据棒材缺陷通常为沿棒材轴向细长裂纹的特点,提出一种基于集合的简化寻迹修磨算法.经生产验证,运用该算法可以在一定程度上解决去除量大和算法复杂的问题.     

工业机器人运动学分析和轨迹拟合研究

为更好地控制工业机器人进行精准的作业,以Puma560工业机器人为例,运用D-H表示法对工业机器人的结构和连杆参数进行分析,建立运动学方程。利用三次多项式插值方法规划出机器人关节角的运动轨迹。在分析了工业机器人运动学模型的基础上,提出了一种通过对机器人轨迹拟合计算表示机器人关节运动精度和机器人运动精度的方法,为后续提高机器人运动精度研究提供了理论依据。     

大型喷浆机器人的运动学正解研究

机器人的运动学正解是求解机器人末端位姿、进行轨迹规划的重要依据。对现有机器人运动学正解求解方法进行研究,结合大型喷浆机器人具体特点,使用齐次变换法得到了机器人的运动学正解。使用蒙特卡洛法对机器人的运动学正解进行仿真分析,仿真结果与实际工作空间非常吻合,证明了计算结果的正确性。     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向,直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续,采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象,因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化,使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验,实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

工业机器人机械结构模块化参数化设计

为提高工业机器人的设计效率,对工业机器人进行功能分析及模块划分,将工业机器人分为4种通用模块,分别是执行器模块、旋转臂模块、俯摆臂模块及底座平台模块4种模块;建立模块之间的3种标准连接接口;对工业机器人各模块进行三级参数化设计,一级参数驱动机器人总体结构尺寸,二级参数驱动机器人各模块的结构尺寸,三级参数驱动机器人各零件的结构尺寸,制定机器人产品序列相关参数;最后利用该方法完成一种搬运机器人的三维模型设计,通过D-H方法建立了搬运机器人运动学模型及方程,推导出机器人的运动学正解及逆解,对模型机械结构的合理性和可达性进行了验证,并为机器人轨迹规划及实时控制提供了理论基础。用户进行机器人产品设计时,只需要根据实际工况选择合适的产品系列及模块种类并按照一定的方式进行模块装配,即可完成机器人设计,有效缩短了机器人设计周期和设计难度。     

基于IPSO算法的机器人抓取系统刚度优化研究

微小型工业机器人以其强耦合性、可扩展性、高精度被广泛应用到各行业,然而大多数机器人以串联型为主,其结构弱刚度问题会导致机器人动作时产生振动从而影响整体稳定性。以服务型机器人为研究对象,为保证机器人结构刚度以及抓取物体过程的稳定性,对机器人整体结构刚度进行优化。对机器人进行运动学静态建模,利用刚度等效原理计算机器人关节刚度;在抓取位姿范围约束下,将机器人末端刚度椭球半轴长作为优化指标,采用改进粒子群算法(IPSO)对机器人在不同抓取位姿的刚度进行优化,并将结果与遗传算法、粒子群算法的优化结果进行对比;通过ANSYS有限元分析和实验对比机器人优化前后的末端变形量,结果表明：基于IPSO算法的机器人抓取系统刚度优化对提高机器人整体稳定性具有一定意义。     

Delta并联机器人拖动示教及再现研究

基于自主搭建的Delta并联机器人,深入研究其拖动示教以及示教再现过程,以降低其控制难度,提高并联机器人实用性和协作性。对Delta机器人进行运动学建模和动力学建模,然后进行无外部传感器机器人的拖动示教实验,并在对各关节轨迹优化后进行运动再现。结果表明:通过该方法,操作人员能够便捷地对并联机器人进行拖动示教,实现机器人的快速部署。     

610管道检测机器人速度控制装置研究

针对目前常规管道检测机器人在大流速天然气管道内由于运行速度过快而导致无法应用的问题,提出利用速度控制装置对管道机器人进行主动调速。设计 610管道机器人速度控制装置,并对其开展了静态试验、动态试验和工业试验研究。静态试验压力可到10 MPa,有效检验了速度控制装置泄流阀在高压运转情况下的密封性及动作准确性。动态试验结果表明： 610速度控制装置泄流阀开启量在1/2区间对速度控制装置产生的压差影响最为明显,当泄流阀开启量超过 2/3 区间对速度控制装置产生的压差影响很小。工业试验针对带固定泄流孔的管道机器人启动力问题,测试了泄流阀开启固定泄流面积时的启动力,建立了泄流状态下机器人启动压差方程,并测试了速度控制装置的实际降速能力,为大口径、大流速工况下管道检测机器人的调速技术提供了理论和试验基础。     

采用逆神经网络模型的移动机器人速度控制回路研究

针对移动机器人运动轨迹容易受到不确定外界因素干扰的问题,采用逆神经网络模型设计移动机器人控制系统。分别采用逆神经网络控制器和传统PI控制器模型对两轮差动移动机器人运动速度和角速度进行跟踪控制。传统PI控制器模型使用了近似于线性的等效负载驱动器,而逆神经网络控制器使用前馈多层感知神经网络模型,该模型结合了其运动学和动力学的数学模型,在特定工作区域内,对逆神经网络模型进行离散训练。在平面内,对移动机器人的速度跟踪控制进行仿真。结果表明:采用PI控制器模型,移动机器人车轮运动速度和角速度与理论值存在较大误差,而采用逆神经网络模型时误差较小。采用逆神经网络模型设计移动机器人速度控制回路,可以提高移动机器人运动性能,更好地适应外界环境的变化。     

基于动量观测器和双编码器的协作机器人碰撞检测

为提高协作机器人高速运行时碰撞检测灵敏性，提出一种基于动量观测器和双编码器的碰撞检测方法。基于广义动量的动力学模型构建机器人外力矩观测器；利用双编码器的实时位置偏差和机器人关节传动结构等效柔性特征估计外力矩；设计反应策略实现碰撞后机器人快速停车及能被人工推动。仿真和实验结果表明：在机器人高速运行时，相比传统的基于动量偏差观测器算法，此算法响应时间更短，最大碰撞力更小，提升了高速下碰撞的检测灵敏度，增强了安全防护效果。     

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.     

基于正弦波加速度曲线的机器人圆弧轨迹规划

针对轨迹规划曲线的平滑性进行研究,提出能够保证C2连续的正弦波加速度曲线对圆弧轨迹曲线进行升降速控制,并采用四元数球面线性插值规划机器人末端平滑的圆弧姿态轨迹。最后在六关节搬运机器人上进行仿真与试验,结果表明:运用正弦波加速度曲线进行升降速控制,不仅能够保证C2连续,而且计算量相对较小,能够较好地满足机器人控制的实时性要求。     

Nozzle Mounting Method Optimization Based on Robot Kinematic Analysis

Nowadays, the application of industrial robots in thermal spray is gaining more and more importance. A desired coating quality depends on factors such as a balanced robot performance, a uniform scanning trajectory and stable parameters (e.g. nozzle speed, scanning step, spray angle, standoff distance). These factors also affect the mass and heat transfer as well as the coating formation. Thus, the kinematic optimization of all these aspects plays a key role in order to obtain an optimal coating quality. In this study, the robot performance was optimized from the aspect of nozzle mounting on the robot. An optimized nozzle mounting for a type F4 nozzle was designed, based on the conventional mounting method from the point of view of robot kinematics validated on a virtual robot. Robot kinematic parameters were obtained from the simulation by offline programming software and analyzed by statistical methods. The energy consumptions of different nozzle mounting methods were also compared. The results showed that it was possible to reasonably assign the amount of robot motion to each axis during the process, so achieving a constant nozzle speed. Thus, it is possible optimize robot performance and to economize robot energy.     

平面并联平动机器人尺寸设计研究

建立了一种新型平面并联平动机器人的速度与力雅可比矩阵、误差传递及末端柔度矩阵,进而得到其各项性能评价指标.综合考虑该机器人的灵巧度、速度、力及误差传递性能、末端变形及机器人的占用面积,构造出一个新的综合性能评价指标.提出了该机器人极位夹角的概念,它是决定该机器人性能的一个非常重要的几何参数.利用综合性能评价指标对该机器人尺寸设计进行研究.该方法也适用于其它并联机器人的设计.     

基于路程检测的机器人运动控制研究

机器人比赛赛道日趋复杂,由以往单一的直线、转弯增加了上坡、下坡等难度,鉴于机器人比赛赛道的复杂性,提出一种基于路程检测的控制机器人运动的方法,保证机器人顺利、快速地在各种赛道上行进。采用串口位置控制和光码盘共同进行路程检测方法,通过建立直流伺服电机的数学模型,根据PID算法调整机器人运动姿态,详细计算出不同路段下的机器人速度,给机器人运动轨迹控制提供重要参数。通过实验场地测试,结果表明:采用此方法,机器人能稳定、可靠、快速地在复杂的赛道上行进。     

新型无缆管道机器人运动机构的设计

主要研究了一种新型无缆微管道机器人的运动机构的设计。该机器人携带动力转换装置即发电机，并利用流体自身能量来运动和工作。所设计的结构和运动机构能满足机器人实现快速行走、调速、调节转弯及发电等的要求。     

基于MATLAB的KUKA焊接机器人轨迹规划与运动学仿真

在工业机器人的应用控制中,其作业轨迹的规划是系统设计的关键内容,为了使焊接机器人能根据设定的轨迹和速度进行高效施焊,以KUKA KR10 R1420型工业机器人为研究对象并分析其结构,采用D-H参数法建立各杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程。利用MATLAB机器人工具箱构建KR10 R1420型工业机器人的数学模型,并进行了轨迹规划和运动学仿真,获得平稳且连续的末端执行器轨迹和各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线,仿真结果验证了所建KR10 R1420型工业机器人运动学模型的正确性和合理性,为焊接机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。